来自拓扑序的大统一

作者: 许岑珂、文小刚

来源: 赛先生

发布日期: 2016-02-24 07:02:17

文章探讨了空间的微观结构及其如何演生出基本粒子的问题,介绍了标准模型和大统一理论的发展,以及凝聚态物理理论中关于有短程强相互作用的拓扑物态的研究如何为解决手征费米子问题提供了新思路。

引力波的发现,揭示了我们的空间是一个可以被扭曲的媒介。为了回答空间的微观结构是什么,以及空间本质的问题,我们注意到空间不仅仅能够承载满足爱因斯坦方程的引力波,它还能承载满足麦克斯韦方程的光波,承载满足狄拉克方程的电子波,承载满足杨-米尔斯方程的胶子波等等。空间的微观结构应当非常丰富,使得它能够演生出所有的基本粒子。这就是基本子粒子起源的演生观点。

这篇文章介绍了这一方面研究的一些最新进展,描写了一个能够产生光子、电子、夸克以及所有基本粒子的空间微观结构(但引力子除外)。我们世界的所有物质都是由基本粒子组成。基本粒子有两种:费米子和玻色子。电子、夸克、质子、中子等等是费米子,它们形成了原子,进而组成了各种各样的物质。光子、胶子、引力子等等是玻色子,所有的相互作用都由它们来传递。

标准模型是描写所有这些基本粒子的理论,成功地用费米子囊括了宇宙中所有已知的物质,并且用杨振宁和米尔斯发明的量子规范场理论描写了除引力子之外的所有玻色子。标准模型的巨大成功鼓舞了很多理论家,虽然人们目前还没有实验能力系统地探索超出标准模型的物理,但是理论家们对于标准模型的发展却从未停止。在标准模型中,电磁、强、弱三种相互作用,是用三个不同的独立的规范理论来描写的。

大统一理论是想统一这三种相互作用,其基本思路是用一个较大的规范对称性来涵盖标准模型中用来描述电磁、强、弱等相互作用的三种规范对称性。空间的微观结构应当非常丰富,使得它能够演生出所有的基本粒子。这就是基本子粒子起源的演生观点。这篇文章介绍了这一方面研究的一些最新进展,描写了一个能够产生光子、电子、夸克以及所有基本粒子的空间微观结构(但引力子除外)。

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